屋顶光伏痛点怎么破?建材型BIPV将诞生2000亿新蓝海

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在众多可再生能源发电技术中,光伏发电是最通用的分布式发电技术,也是最受期待的能源革命技术之一。然而,传统的传统光伏器件通常与建筑物分离,并且不可能实现与建筑物的高度集成,并且不可能实现与建筑材料的集成和替换。

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目前大多数光伏组串技术路线主要由20多个元件组成,形成一根串,形成1000V,1500V直流高压线路进入直流汇流箱,然后进入集中逆变器或串联逆变器。在串过程期间,各种组件的电压叠加以形成叠加的DC侧高电压。为了减少弦的过程损失并避免枪管的短板效应,要求弦中每个部件的工作条件(发电操作参数)尽可能均匀。

地面光伏电站应该是水平的,因此每串组件应尽可能安装在机架阵列中。同时,有必要进行日常维护,检查热点,串电流偏差和灰尘清洁,以确保弦线串内部元件条件的一致性。

然而,在分布式发电应用场景中,存在更多不确定性,并且难以保持清洁和灰尘积聚。串中组件的工作条件的一致性难以保证,从而放大了地面电站运行中存在的孤立或小概率事件。发生。

建筑集成光伏(BIPV)是太阳能发电应用的新概念:建筑材料和建筑材料在建筑物外表面的组合维护结构形成了光伏与建筑的结合,而光伏发电则提供电力。

目前,绿色智能发电系统架构在新建筑中的整合已成为各国共识和建设发展的趋势。基于建筑材料的光伏发电可以将光伏发电集成到设计中,集成到建筑材料中,并集成到建筑物中,成为建筑物基本功能的一部分。

根据这个想法,建材光伏产业有多大?它是未来的利基市场还是主流市场?我们从应用于屋顶分布式发电的当前组件串技术的主要技术难点开始。

应用于屋顶发电的传统光伏技术的技术难点:

1.热点效应:

串联电池组中的任何电池如果被屏蔽,将用作负载以消散由其他照明太阳能电池产生的能量,并且屏蔽太阳能电池模块此时将加热。这种效应会严重损坏太阳能电池,直接导致故障或燃烧。传统光伏组件技术的结构设计具有这样的自然缺陷。

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热点效应

2. PID效应:

也称为电位诱导衰减,它是电池组件的包装材料和其上表面和下表面的材料。在高压作用下,电池芯片和接地金属框架之间发生离子迁移,导致元件性能下降。 PID效应是元件长期衰减甚至严重退化的主要原因。由此产生的组件功率衰减有时超过50%。造成这种危险的根本原因是现有的PV模块在构建发电网络时串联连接。形成单组分电压20至30倍,如1000V直流电压。

光伏高压直流电弧测试视频录制,当电压约为100V DC时,电弧成为破坏性的电弧火焰。

3.高压直流电弧:

传统的光伏模块串联连接形成直流侧高压,目前使用两个1000V和1500V的电压等级。该电压处于分布式发电应用场景中,人们与光伏板紧密接触,这对人类活动构成了巨大的安全威胁。高压直流电也容易引起电弧引起火灾,其中约占屋顶分布式光伏发电火灾的45%。

4.耐候性问题:

传统光伏组件的背面是屋顶高温高湿环境下的有机材料,耐候性大大降低,使用寿命低于地面电站现场。

5,独立操作问题:

传统的光伏模块串联连接,导致每个光伏模块不能独立工作。一旦其中一个组件出现问题,串中的能量将聚集到问题组件中,这可能会引起火灾。

6,火灾问题:

传统光伏组件产品的背面是有机材料或玻璃,不能满足防火A2的要求; BIPV产品必须是防火和阻燃材料,以确保符合防火标准。

7,轴承问题:

传统部件产品的结构力学设计只能保证一定的风压,从不考虑人员在部件表面的活动。但是,作为建筑材料,BIPV产品必须考虑人们的步行活动。

8.破裂风险:

裂缝是肉眼看不到的轻微裂缝。晶体硅电池由于其自身的晶体结构而容易破裂。裂缝可以说是细胞本身的一个相对常见的缺陷。这可能导致电池部分或甚至部分故障。传统产品没有针对开裂问题的设计控制措施,因为他们不考虑组件表面上的人类活动。由于BIPV受人类日常活动的影响,使用晶体硅电池的BIPV必须考虑开裂的风险。

9.电气安全:

作为建筑材料,BIPV产品与传统的组件产品有很大不同。作为建筑材料,它们与人类生活密切相关,是不可分割的。电气安全已成为主要考虑因素。任何超过人类安全电压的BIPV产品都会对人类生命构成威胁。必须首先彻底保护真正的BIPV产品免受电压安全。安全低压产品无疑是最佳解决方案。

10.建筑多功能性:

作为建筑材料产品,BIPV产品应与现有的建筑维护结果完全整合,并尽可能普及,以实现现有建筑的大规模使用。

上述问题的恶化导致部件失效甚至燃烧。不难解释为什么屋顶光伏发电的概率远大于地面发电站的概率。这些缺点也是建筑光伏一体化(BIPV)产业发展的根本原因,该产业一直走在过去30年的前列。市场急需创新产品和解决方案。

基于建筑材料的光伏材料(第二代BIPV):具有巨大潜力的行业

事实上,如果人类可以在建筑物和建筑物的屋顶上全面实现大规模的光伏发电,以及储能技术的应用,它可以充分实现电力的平稳和高质量输出,并取代化石能源。面积很大。

如果大量屋顶安装光伏或建筑材料,光伏发电基本上可以取代现有的化石能源。建筑材料光伏发电+储能已成为解决人类能源革命的技术路线。

大量地面光伏电站将得到补充,化石能源的发电也将逐步减少,逐渐成为未来电力能源的支撑作用,清洁可再生能源的供应将成为主要市场。

建材光伏发电产业是未来增长潜力最大,发展前景最好的新能源产业。

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行业研究机构预测未来光伏市场的规模

对于中国的建材和光伏产业来说,市场容量巨大。现有全国总建筑面积800多亿平方米,住房占2/3,工商业占1/3。住宅屋顶可安装光伏面积70多亿平方米,门面近3亿平方米,总面积近10亿平方米,可安装1500GW,6万亿元市场。

非住宅工业和商业屋顶面积250亿平方米,可安装光伏2,500千瓦,市场约10万亿元。商业建筑和公共建筑的屋顶约80亿平方米,可安装约70-90吉瓦,市场约30-4000亿元。

在过去的五年中,年建筑面积超过130亿平方米,年完成率约30%,约35亿平方米。住宅竣工年度比例超过一半,约18亿平方米。一半的商品房约为8亿,一半的农村住房为10亿平方米。

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中国2017年新增光伏装机容量为53GW,连续五年保持世界上最大的装机容量。并且在未来将保持全球最大的光伏应用市场。国家发展和改革委员会和国家能源局于2017年发布了《能源生产和消费革命战略(20162030)》,明确表示到2020年非化石能源将占到15%,到2030年占20%,到2050年占50%以上。目前,核电发展遇到前所未有的困难。水电和风电已经耗尽,颠覆性的变化是不可能的。世界上所有国家都面临着同样的问题。因此,光伏发电将备受期待。

据业内人士称,未来5至7年中国光伏市场的规模将有所增加。到2030年,我们国家最初的想法是消耗8,000千瓦时的人均电力。根据14亿人口的计算,每年将消耗10.2万亿千瓦时。去年,光伏发电量为1100亿千瓦时,相当于全国发电量的1%。如果光伏发电的比例达到10%,即1.1万亿千瓦时。根据目前的效率,光伏发电需要安装至少800 GW才能实现这一目标。如果光伏发电到2030年达到约1.5万亿千瓦时,那么将需要1200吉瓦。目前,2030年还剩12年。要实现800GW的装机容量,每年至少要增加50~65GW。

此外,新能源汽车的发展每年还将产生30至50吉瓦的新可再生能源发电。

全球蓬勃发展的光伏市场

除了中国以外的亚太国家市场,2017年日本的总装机容量为7.5吉瓦。由于BIPV技术的引入,未来的规模将扩大新的市场空间,每年的新增量将为7GW~10GW。作为快速增长的光伏市场之一,印度有望在2020年前增加约10-13吉瓦的新装机容量。澳大利亚的发展速度非常快,2018年安装的装机容量超过2吉瓦。

欧洲市场正在缓慢复苏,荷兰市场最新的2018年招标审批项目已达到2.4吉瓦,并将在2020年继续以此规模增长。法国还确定了3.9吉瓦的地面电厂项目和1.2吉瓦的屋顶项目通过六轮招标。法国的规划目标是18-20吉瓦,超过一半将采用BIPV技术。此外,意大利和西班牙的PPA市场增长迅速,2019年市场规模将增加2GW。

美国市场有很大的发展潜力。美国在2017年增加了超过10吉瓦的装机容量,未来4 - 5年的预计装机容量为8-10吉瓦。拉丁美洲由墨西哥和阿根廷主导。墨西哥2018年的招标项目已超过2GW。阿根廷RENOVA计划的总规模已超过1.5GW。根据阿根廷政府的计划,到2020年,其国家装机容量将超过5GW。

中东和非洲市场起步较晚,但计划中的项目也非常庞大。到2020年,预计沙特阿拉伯将增加20吉瓦的发电站。北非560MW项目将于2019年开工建设,土耳其的新项目将在2018 - 2019年达到2.3GW。

以上市场可能包含大量BIPV产品,但由于市场上缺乏成熟的建材BIPV产品,大量潜在市场无法真正展示。我们预测,上述市场中至少有20%~40%具有潜在或新的潜力。 BIPV市场。一旦建筑材料的BIPV技术成熟,地面光伏电站的市场份额将急剧缩小,分布式发电的市场份额将很快成为主流。因为建筑材料BIPV具有天然的低成本和多功能性的优点。

据预测,未来5到10年,建材光伏市场将超过每年30~50GW的产能。

中国政策鼓励光伏产业的发展

光伏产业是中国为数不多的能够同时参与国际竞争并已达到国际领先水平的产业之一。由于光伏发电具有技术先进,资源丰富,绿色环保的特点,对中国产业转型升级,能源结构调整,社会经济发展,节能减排促进具有重要意义。近年来,国家密集发布了一系列政策文件,以支持太阳能光伏产业的发展,特别是分布式光伏发电的发展。

在分布式发电应用技术中,建筑材料BIPV无疑是未来的主流技术。

2018年6月1日,国家发展和改革委员会,财政部和国家能源局联合发布了《关于2018年光伏发电有关事项的通知》(发展和改革能源[2018]第823号)。这是5月31日千言万语的通知。建议“2018年不安排普通光伏电站规模”,“加快光伏发电补贴,降低补贴力度”,法规将从公布之日起实施。被称为“531”行业新政。

2019年2月18日,国家能源局公布了2019年新能源新政的结果。光伏发电进入了非补贴时代的前夜。预计中国市场将增加超过45吉瓦,家庭屋顶3-5吉瓦,工业和商业15-20吉瓦,和地面25-30GW。

分布式18~25GW,包括2~3WW的建材光伏,将进入2020年高速增长的第一年。由于初期投资高,地面电站投资收益减少。然而,由于系统成本和维护成本的巨大竞争优势,以及安全可靠的质量优势,BIPV建筑材料产品将很快成为新建和翻新屋顶用户的首个分布式解决方案。

在“加快光伏发电补贴和减少补贴”政策的指导下,国内光伏产业在2019年变得扑朔迷离。但是,潜在的建材光伏产业,国家的基础能源设施直接发展到可再生能源清洁能源技术,每年在全球市场上的数万亿美元的潜力,这需要中国光伏人士的探索,引导和发展。光伏产业的创新发现仍然是主题。

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